大柳塔煤礦井工轉露天開采設備應用可行性研究

孫 鈺

（國能神東煤炭集團大柳塔三盤區管理處，陜西 榆林 719315）

煤炭露天開采是一種開采能力大、建設速度快、勞動效率高、生產成本低、勞動環境優、安全有保證、資源回采率高等為特點的開采方式[1-2]。我國現已經投產運營生產的露天礦均以單斗-卡車開采工藝為主，生產剝采比一般為1.7～6.2 m3/t，平均為4.0 m3/t，剝離量是采煤量的2～8 倍，平均為5.5 倍。剝離成本約占到全礦成本的80%以上，而這些露天礦剝離工程仍以作業成本較高的單斗－卡車工藝為主。

近年來，隨著神東煤炭集團的高效發展和國產采煤設備的長足發展，井下部分連續采煤機及其配套設備不斷更新換代，為了合理利用閑置的采煤設備，降低煤炭開采成本，同時實現煤炭連續開采，提出使用井下連續采煤機在露天礦實現原煤連續開采的方案[3-4]，通過基礎論證及現場方案實施進行井下閑置設備的配置方案分析。

1 工程概況

大柳塔三盤區露天開采項目位于陜西省神木市大柳塔試驗區，開采面積8.19 km2，因上覆基巖薄、風化嚴重、頂板冒落，易出現冒頂、潰沙、潰水事故，安全難以保障，2009 年經國家批準變更為露天開采，項目設計生產能力2.00 Mt/a，服務年限16.9 年，煤層平均厚度3.15 m。

目前神東礦區使用Joy12CM15 型連續采煤機，采高范圍2.7～4.6 m，生產能力15～27 t/min，總功率628 kW，煤巷掘進平均月進尺均在2 000 m 以上，掘進斷面17.5 m2在長壁工作面雙巷及三巷掘進中，完全可滿足高產高效綜采工作面開采進度要求[5]，將其應用于露天煤炭資源開采工藝中能大大提高開采速度。Joy12CM15 型連續采煤機牽引力大，工作穩定，轉動靈活，可實現煤層快速掘進和開采，破煤、落煤和裝煤可形成連續作業[6]。采煤機連續開采工藝：輪斗（采煤機）→膠帶車→工作面帶式輸送機→端幫帶式輸送機→長距離帶式輸送機→排土機（破碎站）[7]。

2 配置方案

使用連續采煤機開采時整體煤層采用水平分層，沿煤層走向布置工作面，條帶式推進。根據現有井下閑置設備Joy12CM15 型連續采煤機、可移動轉載機和帶式輸送機配套（或與井下連運1 號車、帶式輸送機進行配套）及采煤機連續開采工藝，提出2 組裝備配套方案進行露天開采。

2.1 方案1

方案1 為連續采煤機→可移動轉載機→工作面移動帶式輸送機→端幫帶式輸送機→地面帶式輸送機→篩分場。方案1 使用1 臺連續采煤機，移動式轉載機，4 部帶式輸送機，6 臺輔助設備。在采煤工作面沿工作線布置1＃帶式輸送機及可移動轉載機，在端幫位置沿推進方向布置2＃帶式輸送機及轉載機，在端幫布置3＃帶式提升輸送機，地面布置通往篩分場受煤坑4＃帶式輸送機。工作面布置圖如圖1。

圖1 工作面布置圖

首先安裝地面通往篩分場的4＃帶式輸送機，使用連采機在采煤平盤底板上掘進斷面為10 m×4.3 m 的拉槽，然后安裝3＃端幫提升帶式輸送機，并同步延伸1＃帶式輸送機，當帶式輸送機延伸至一定長度時（約300 m），安裝可移動轉載機，開始沿工作線方向往返進行雙翼割煤。當連采機割煤寬度超過轉載機與1＃帶式輸送機搭接最大距離時，將連采機、可移動轉載機移至下一采面開采。同時沿端幫掘溝布置2＃帶式輸送機，采取單翼開采。初始雙翼平面布置示意圖如圖2，后期單翼平面布置示意圖如圖3。

圖2 初始雙翼平面布置示意圖

圖3 后期單翼平面布置示意圖

1.2 方案2

方案2 為連續采煤機→梭車→連運1 號車→工作面移動帶式輸送機→端幫帶式輸送機→地面帶式輸送機→篩分場。方案2 使用1 臺連續采煤機，2 臺梭車，1 臺連運1 號車，4 部帶式輸送機，6 臺輔助設備。帶式輸送機布置方案與方案1 一致。

首先安裝地面4＃帶式輸送機，使用連采機在采煤平盤底板上掘進斷面為10 m×4.3 m 的拉槽，安裝3＃端幫帶式提升輸送機并同步延伸1＃帶式輸送機。在帶式輸送機端頭安裝連運1 號車，在拉槽兩側采用連采機雙翼回采。連采機割煤后由梭車轉運至連運1 號車，煤炭經連運1 號車破碎、轉運至1＃帶式輸送機。當兩翼煤炭全部回采完畢后，將連采機、連運1 號車、梭車移至下一采面開采，同時沿端幫掘溝布置2＃帶式輸送機，采取單翼開采，方案2 采煤系統平面布置示意圖如圖4。

圖4 方案2 采煤系統平面布置示意圖

3 經濟投資分析

2 種方案成本測算見表1。

表1 2 種方案成本測算

1）方案1。方案1 設備采用：①12CM15-10D 連續采煤機1 臺，公司內部調劑；②移動式轉載機1臺，投資2420 萬元；③配電及控制設備1 套，投資271.49 萬元；④1#帶式輸送機1 臺，投資813.08 萬元；⑤2#帶式輸送機1 臺，投資413.042 萬元；⑥3#帶式輸送機1 臺，投資804.43 萬元；⑦4#帶式輸送機1臺，投資5 430.86 萬元。合計總投資10 152.90 萬元。

2）方案2。方案2 設備采用：①12CM15-10D 連續采煤機1 臺，公司內部調劑；②10SC32-48C-5 梭車2 臺，公司內部調劑；③LY2000/980-10 連運1 號車1 臺，公司內部調劑；④配電及控制設備1 套，投資271.49 萬元；⑤1#帶式輸送機，投資813.08 萬元；⑥2#帶式輸送機1 臺，投資413.042 萬元；⑦3#帶式輸送機1 臺，投資804.43 萬元；⑧4#帶式輸送機1臺，投資5 430.86 萬元。合計總投資7 732.9 萬元。

通過對上述2 種采煤工藝方案投資和成本進行比選。方案1、方案2 分別需要投資10 152.9 萬元和7 732.9 萬元，噸煤成本分別為28.62 元/t 和24.61 元/t，方案2 投資少、成本低，具有明顯經濟優勢。

4 結語

1）在露天礦利用井下連采機進行采煤作業實現原煤的連續開采工藝，完全滿足現階段國家政策指導要求，從理論上、技術上是可行的。

2）采用連續型采煤工藝比半連續采煤工藝更經濟，自動化程度更高，采煤效率高，排放污染程度低，且進一步體現了自動化減人、智能化無人的目的。

3）對于大柳塔煤礦三盤區露天開采項目使用連續采煤機配套梭車、連運1 號車更為經濟和靈活，方案2 更具有可行性。